비정형 건축물의 효율적 시공관리를 위한 3D View Field 기법 연구 : AR 기술을 적용한 시공방법에 대하여 = The Study of Effective Construction Management Process by 3D View Field for Freeform Structure

국문 초록 (Abstract)

3D 모델 기반 설계-시공 정보교환 프로세스에서 현장 작업자에게 3D 정보를 운용 할 수 있는 실질적 도구가 부재하여 기존의 2D 도면 기반 정보교환 방법을 여전히 사용하고 있다. 2D 도면 기반 정보교환 프로세스는 3D 모델의 정보를 완전히 재현할 수 없으며, 3D 모델의 추상과 과정에서 문제점이 발생한다. 특히 비정형 건축물 프로젝트에서 3D 정보를 2D로 가공하는 과정에서 많은 인력과 시간의 소모가 따르고 있다. 그러나 이러한 2D 도면 기반 정보로의 변환이 요구되는 이유는 시공을 위한 측량 도구, 즉 토탈 스테이션의 측량 방식 때문이라고 판단된다.
이 연구는 작업자가 현장에서 3D 모델을 시각적으로 확인하여, 비정형 건축물 시공에서 발생하는 부재의 위치확인 문제를 해결 하려 하였다. 이를 위해 AR 기술을 사용한 3DVF에서 3D 모델을 현장에서 정확히 결합할 수 있었다.

실제 프로젝트 환경에 적용하였을 경우 발생하는 문제점을 체험, 도출하기 위해 카타르 국립 박물관 프로젝트의 보조철골 구조 시공 단계에 실험, 적용하였다. 실제 프로젝트의 3D 모델 기반 시공 프로세스를 분석하여 3DVF를 사용한 프로세스에 적용하였다. 실제 현장에서 마커를 설치하고 현장 작업자의 작업에 적용 가능한지 확인하였다.

마커 인식을 통한 좌표계 결합에서 발생하는 오차는 1mm 이내로 측정되었으며, 향후 성능을 개선하여 건설 현장의 시공 도구로 활용이 가능하다고 판단되었다. 그러나 스마트기기의 작은 화면과 화질로 인해 작업의 불편함이 다소 있었다. 또한 스마트기기의 메모리의 한계로 인해 작은 단위의 모델만 결합할 수 있는 단점을 확인하였다.

이 연구는 2D 도면기반 의사소통에서 3D 모델 기반 의사소통으로 전환되는 과도기 상태에서 시공단계의 3D 정보 활용 효율성을 극대화 할 수 있는 실질적 시공 도구로의 적용이라는 의미를 갖는다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In the 3D model-based construction information delivery process, there is no practical tool to operate 3D information directly for the field worker, and the existing 2D drawing-based information method is still used. The information exchange process based on 2D drawings can not be completely converted the information of the 3D model. The problems arise due to the abstract meaning of the 3D model. Particularly in the freeform architecture project, the processing of 3D information into 2D work is required a lot of manpower and much longer time schedule. However, it is considered that the reason why the conversion to the 2D drawing is required due to the surveying instrument for present construction which is the measurement method of the total station.
This study attempted to solve above mentioned problem of the location for installation of structural members of the freeform buildings by optical confirming of the 3D model in the field. To solve this issue, this research tried 3D models can be accurately combined on-site by 3D View Field (3DVF) using AR technology.
The experimentally applied to the construction phase of the secondary steel structure of the Qatar National Museum project in order to experience the problems encountered when applied to the actual project environment. The 3D model based construction process of real project was analyzed and applied to the process using 3DVF. The markers were installed in the actual field and it was confirmed that they were applicable to the work of the field worker.

The error caused by the marker recognition is less than 1mm and it can be used as a construction tool in the construction realm. However, due to the small screen and image quality of the smart device, there were some inconveniences. Also, due to the limitation of the memory of the smart device, we confirmed the disadvantage that only a small amount of 3D model can be combined.

This study deals with the application of a practical construction tool to maximize the efficiency of using 3D information directly in the changing situation of construction realm from the 2D drawing based communication to the 3D model based communication.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 논문초록 ⅲ
• 표 목 차 ⅲ
• 그림목차 ⅲ
• Ⅰ. 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 1
• 1.2 연구의 목적 3
• 1.3 가설 3
• 1.4 연구 범위와 연구 방법 4
• Ⅱ. 선행연구 고찰 7
• 2.1 비정형 구조물 시공 방식에 관한 선행연구 10
• 2.2 비정형 구조물 시공 기술 13
• 2.3 AR기술 및 관련 선행연구 20
• 2.4 AR기술을 적용한 비정형 시공 프로세스 25
• Ⅲ. 3D View Field 구상 27
• 3.1 3DVF 적용을 위한 AR기술 적용 27
• 3.2 3DVF 개발 31
• 3.3 소결 33
• Ⅳ. 실무 사례를 통한 기술 검증 35
• 4.1 QNM프로젝트의 정보 교환 프로세스 검토 35
• 4.2 3DVF 기술 적용 38
• 4.3 가설 검증 43
• 4.4 소결 44
• Ⅴ. 결 론 45
• 참고문헌 47
• 영문초록(Abstract) 49
• 감사의 글